论文综述了硬质合金的发展历史，应用现状和发展前景，然后详细介绍了梯度结构硬质合金的制备方法；评述了梯度硬质合金的最新研究和应用成果；讨论了本文的研究目的和意义，并制订了研究方案和技术路线。 本文采用扩散控制的方法制备了WC-Ti(C,N)-(Ti,W)C-Co梯度结构功能硬质合金，研究利用Gewiui公司的型号为LEO1525的扫描电镜、X射线能谱(EDS)金相、机械性能等试验手段系统的研究了不同的烧结温度和保温时间对材料组织结构、性能的影响，并研究了材料中氮含量对WC-Ti(C,N)-(Ti,W)C-Co梯度结构硬质合金的显微组织的影响；最后研究了一次梯度烧结的新工艺。利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)金相、机械性能等试验手段，扩散控制WC-Ti(C,N)-(Ti,W)C-Co梯度结构功能硬质合金的制备过程，及制备结构材料的组织结构、性能研究结论如下： 以WC-6Co为研究基础，调查了硬质合金制备的基本工艺流程。对硬质合金的碳含量进行了细致的研究，试验发现，当整体碳含量为6.45％时，能保证了在材料内部既没有η相也没有游离碳；研究了脱脂工艺，当脱脂速率为0.5oC时，材料在后续的烧结过程中没有形成裂纹和孔隙。 论文重点研究了梯度结构硬质合金两步烧结的制备工艺，首先进行预烧结，然后梯度烧结。以WC-Ti(C,N)-(Ti,W)C-Co为研究对象，在预烧结时，氮压为5×104Pa就可以保证材料不脱氮，预烧结的主要目的是为了得到均匀无脱氮的致密体，研究也发现预烧结过程中一旦脱氮，梯度烧结就不会形成梯度，因此，预烧结氮压的控制是后续梯度烧结的重要前提。将预烧结体进行梯度烧结后，烧结温度为1440oC时能获得较好的SEM组织形貌，可以观察到明显的梯度组织。梯度层表面为无立方相的WC + γ向，在梯度层和芯部存在一个过渡层，在这个过渡层里，由于烧结过程中Ti(C,N)溶解在粘结相中时N和Ti强烈的热力学耦合使得N元素向烧结体外扩散而Ti元素向烧结体内扩散，那么在过渡层内，Ti的碳化物或碳氮化物就较多。能谱分析的结果也显示了不同部位的元素浓度改变。 研究不同烧结温度和保温时间对WC-Ti(C,N)-(Ti,W)C-Co梯度结构硬质合金的显微组织的影响，烧结温度越高、保温时间越长，越有利于梯度的形成，梯度层厚度也增加。烧结温度越高，使得Ti和N的扩散通路越多，因此扩散程度较大，使得梯度层厚度增加；保温时间的延长实际上延长了Ti和N的扩散时间，所以也能使梯度层厚度增加。但是烧结温度过高或者保温时间越长对显微组织有不利影响，容易引起颗粒长大，这对材料的性能是有影响的，试验结果显示烧结温度在1490oC保温4h后材料的抗弯强度和HRA与烧结温度为1440oC保温2h的材料相比就小很多；氮含量对梯度形成的影响，结果发现，当氮含量大于1％时，氮含量越低，梯度层厚度越大。根据梯度形成原理，梯度的形成主要靠N和Ti之间的热力学耦合作用；但是粘结相Co对N的润湿性较差，所以氮含量增加，对烧结体的致密度就有影响，这样在烧结体中形成的一些不能通过粘结相的流动而填满的孔隙，特别是在表面时，当粘结相流动到这些孔隙中时，就很容易挥发，更使得N在粘结相中的溶解量减小，从而致使N和Ti的扩散系数变小，最后梯度层厚度也减少。 探索了一次梯度烧结的工艺。一次梯度烧结工艺目前还没有相关资料的报道，两步梯度烧结时，梯度烧结是在脱氮气氛下进行的，无法确定梯度形成的阶段。为了确认N和Ti发生热力学耦合的阶段即梯度形成阶段，设计了多组对比实验。比较了不同降温速率对梯度形成的影响，结果发现，降温速率与梯度形成的梯度层厚度之间存在负指数关系，降温速率越快，梯度层厚度越薄。同时通过比较保温工艺对梯度形成的影响发现，降温速率为1oC/min时，有保温工艺的烧结体的梯度层厚度要较无保温工艺的烧结体梯度层厚度厚；而降温速率为10oC/min时，有保温工艺的烧结体形成了梯度，没有保温工艺的烧结体没有形成梯度，因此，保温对梯度形成有很大的影响。 一次梯度烧结工艺的研究具有创新价值，为工业生产节约了时间，意义重大。